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特斯拉的梦想再现: “湿电”(hygroelectricity)!

2023-07-04 11:513970

英国卫报报道:20世纪初,塞尔维亚发明家尼古拉·特斯拉梦想将地球和高层大气视为一个巨大电池的两端,从周围的空气中获得无限的免费电力。当然,特斯拉的梦想从未实现。但是,但空气衍生电——“湿电”——的前景现在再次吸引了研究人员的想象力。不同之处在于:他们的设备不是很大,而是非常非常小。

5月,马萨诸塞大学阿默斯特分校的一个团队发表了一篇论文,宣称他们成功地从空气中的湿气中产生了一种小而连续的电流。“坦率地说,这是一个意外,”该研究的主要作者Yao Jun教授说。“实际上,我们对制作一个简单的空气湿度传感器很感兴趣。正在研究这个传感器的学生忘记了插上电源,从而发现了这种湿电。”

麻省大学阿默斯特分校的团队惊讶地发现,该设备由一系列微管或纳米线组成,无论如何都会产生电信号。研究小组意识到,每一次撞击都会给材料带来少量电荷,随着撞击频率的增加,管的一端与另一端的电荷也不同。

在此后的研究中,团队已经从纳米线开始转而在材料上打孔数百万个小孔或纳米孔。他们发明的设备只有缩略图大小,是人头发宽度的五分之一,能够产生大约一微瓦的功率,足以在一个大的LED屏幕上点亮一个像素。

那么,需要什么才能为整个房子供电呢?这正是里斯本另一个团队Svitlana Lyubchyk教授正在努力做的一个名为Catcher的项目。该项目的目标是将大气湿度转化为可再生能源,并创立了CascataChuva公司,这是一家旨在将这项研究商业化的初创公司。Catcher和相关项目从欧洲创新委员会获得了近550万欧元的资金,制造了一个可以产生1.5伏和10毫安电力小模块。如果将这样的20000个模块堆叠在洗衣机大小的立方体中,每天可以产生10千瓦时的电力,大约相当于英国普通家庭的耗电量。研究人员计划在2024年制造一个这样原型机进行演示。

这些设备的平准化能源成本——即发电机在其使用寿命内的平均净发电成本——起初会很高,但通过进入大规模生产,研究人员希望大幅降低成本,最终使这种湿电力与太阳能和风能具有竞争力。然而,要想实现这一点,他们需要投资、获得原材料和加工设备。Catcher团队使用氧化锆——一种在燃料电池研究中感兴趣的材料——取得了优异的结果。该团队承认,优化原型机和扩大生产可能需要数年时间,但如果他们成功了,好处是显而易见的。与太阳能或风能不同,湿度发电机可以昼夜工作,室内外和许多地方都可以。

这一切现在看起来还像是天方夜谭,特斯拉实现空中无限电力的梦想还有很长的路要走。但科学家表示,我们可能会在多云的天空中找到乐观的理由。“大量的能量储存在空气中的水分子中,这就是我们在雷暴期间获得闪电效应的地方。这种能量的存在是毋庸置疑的,问题是我们如何收集它。”


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